远程视频及控制信息实时网络传输系统的开发研究

摘要

在网络控制系统中由于网络的介入，不可避免的带来了一系列的问题。由于目前网络有限的带宽、Internet的分组丢失率、网络异构性以及网络延迟等多种因素的影响，使实现实时准确地进行网络控制系统的信息传输有特别重要的意义。在参考了大量国内外网络实时信息传输方法的基础上，综合考虑了信息编码、传输、解码恢复，设计出应用于网络控制系统中实用的实时信息传输方案。 1.基于粒子群优化算法(PSO)基本原理，考虑到网络控制系统对实时信息传输的要求，给出包含延迟、延迟抖动、带宽、丢包率和最小花费五个约束条件在内的异步模式的PSO求解QoS组播路由问题的算法。该算法首先给出数学模型，设计适应度函数，再给出受限的网络模型，通过PSO最大化适应度函数来求解最优Steiner树。仿真结果表明，与传统的遗传算法和同步模式的粒子群优化算法相比，该算法有较好的收敛速度和寻优效果。 2.考虑到当解码端检测到误码或丢包时，必须立即向服务器发送RR包，对实时信息传输的核心技术之一的RTP协议进行了软件优化，使得编码端能够动态地调整编码参数，实时地适应网络的动态变化。 3.对视频信息的编码，设计出优化的MPEG-4方法，使图像的质量有所提高；对控制信息的编码，提出了一种简单，高效的数据编码方式，可根据实时的现场视频确定更为精确的控制命令，并进行传输。 本文方案与传统的实时信息传输方案相比，在现有网络带宽等条件下，在权衡考虑可靠性和低延迟的基础上，使信息传输的实时性和准确性有明显的改善，是实现网络控制系统信息传输的一个有特色的新方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究背景

1.2网络控制系统简介

1.3实时信息传输技术的现状及发展

1.4论文的主要研究内容与结构安排

第2章实时信息传输的关键技术

2.1流媒体技术

2.2多媒体编解码技术

2.2.1 MPEG技术简介

2.2.2其他视频编码技术

2.3 TCP/IP网络传输协议

2.3.1 TCP与UDP协议

2.3.2 RTP与RTCP协议

2.4 Windows Sockets网络编程技术

2.5 VFW开发包

2.6本章小结

第3章实时信息传输的设计要求

3.1实时信息传输的网络要求

3.1.1带宽

3.1.2传输延迟

3.1.3可靠性

3.1.4媒体同步

3.1.5服务质量保证

3.2网络环境

3.3实时信息传输软件实现要求

3.3.1客户/服务器体系结构

3.3.2压缩方法的选择

3.3.3网络传输协议的选择

3.4 QoS组播路由

3.4.1异步模式PSO算法

3.4.2基于异步PSO算法的QoS组播路由优化算法

3.5本章小结

第4章视频及控制信息传输整体方案设计

4.1视频监控方案的设计

4.1.1视频信号采集模块

4.1.2视频信号压缩模块

4.1.3视频信号传输模块

4.1.4视频信号解压模块

4.1.5视频信号回显模块

4.2远程路径规划方案的设计

4.2.1控制信号的编码模块

4.2.2控制信号的解码模块

4.3视频监控方案和远程路径规划方案的融合

4.4本章小结

第5章视频及控制信息传输方案的实现

5.1平台结构

5.2 RTP协议的优化

5.3开发包的使用

5.3.1 MFC

5.3.2 STL

5.4视频监控模块的实现

5.5路径规划模块的实现

5.6结果分析

5.6.1带宽

5.6.2传输延迟

5.6.3可靠性

5.7本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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